La plus petite unité contractile de la fibre musculaire est le sarcomère. Les sarcomères sont empilés dans tout le tissu musculaire. Ces unités sont si petites que certaines cellules musculaires contiennent des milliers de sarcomères.
Au sein des muscles, les sarcomères sont organisés en structures appelées myofibrilles. Ceux-ci donnent aux muscles leur aspect rayé. Quatre-vingt pour cent d'une cellule musculaire est constituée de myofibrilles, qui sont responsables des contractions musculaires.
Les sarcomères contiennent des protéines capables de varier leur longueur, ce qui modifie la longueur du muscle. Chaque sarcomère a des filaments minces appelés actine et des filaments épais appelés myosine. Lorsque ces filaments subissent des interactions physiques et chimiques, ils se raccourcissent, ce qui entraîne une contraction musculaire.